Fabrika Otomasyonu ve I/O Bağlantı Noktaları

Günümüzün teknolojik ilerleme çağında, üretim ve otomasyon gibi endüstriler IoT, Büyük Veri ve Makine Zekası tarafından yönlendirilen önemli bir dönüşüme tanık oluyor. Bu değişim, özellikle Bilgi Teknolojisi (BT) ve Operasyonel Teknoloji (OT) verimliliklerinin kesiştiği noktada, değişen iş yüklerine ve taleplere uyum sağlama konusunda bilgi işlem sistemleri üzerinde büyük bir baskı oluşturuyor. "Endüstri 4.0" kavramı ön plana çıktıkça endüstriyel bilgisayarlar, iş yüklerini yerel veya uç düzeyde birleştiren çok yönlü platformlara dönüşüyor. Bu sistemlerin artık gerçek zamanlı karar verme için çok sayıda veri girişini yönetmesi gerekiyor; bu da, sağlam bilgi işlem operasyonlarını kolaylaştırmak için çeşitli giriş-çıkış (I/O) bağlantı noktalarının desteklenmesini gerektiriyor.

Seri Portlar

Endüstriyel bilgi işlemde kullanılan temel I/O bağlantı noktaları arasında, cihaz iletişimi için ortak bir eski arayüz görevi gören seri bağlantı noktaları bulunur. Geçmişi 1960'lara dayanan seri bağlantı noktaları, saniyede yaklaşık 115.200 bitlik veri hızı sınırlamalarına rağmen, veri iletimindeki güvenilirlikleri ve kaliteleri nedeniyle varlığını sürdürüyor. Bu bağlantı noktaları, her biri belirli uygulamalara ve bağlantı gereksinimlerine göre uyarlanmış, RS-232, RS-422 ve RS-485 dahil olmak üzere çeşitli modlarda yapılandırılabilir.

RS-232: Tek noktadan noktaya topolojide çalışan RS-232, modem, fare veya klavye gibi ayrı cihazlara bağlantıyı kolaylaştırır. 15 metreye kadar kablo uzunluğu sınırı ve 9.600 baud maksimum çalışma hızıyla RS-232, kısa mesafeli iletişim için uygundur. Bununla birlikte, tek uçlu veri iletimi nedeniyle iletim gürültüsüne ve veri hatalarına karşı duyarlılığı dikkate değer sınırlamalardır.

RS-422: RS-232'ye benzer şekilde RS-422, maksimum 1.200 metreye kadar kablo uzunluğuyla genişletilmiş özellikler sunar. Tek ana, çoklu bağımlı modunda çalışan RS-422, aynı anda 10'a kadar cihazla iletişime olanak sağlar. Veri gönderme/alma için ayrı kablo çiftlerinin kullanılması ve diferansiyel veri iletim modu, RS-232'ye kıyasla iletim gürültüsüne karşı daha yüksek direnç sağlar.

RS-485: RS-422'nin özelliklerini genişleten RS-485, maksimum 32 cihaza bağlantıya izin veren gerçek çok noktalı topoloji sunar. Ancak herhangi bir zamanda yalnızca bir cihaz veri aktarabilir. Bu sınırlamaya rağmen RS-485, çok cihazlı iletişim senaryolarında daha fazla ölçeklenebilirlik ve esneklik sağlayarak, onu sağlam ve güvenilir seri iletişim gerektiren endüstriyel uygulamalar için tercih edilen bir seçim haline getirir.

USB Portlar

USB, 1995'teki başlangıcından bu yana hızla yükselerek tüketici ve endüstriyel pazarlarda birincil standart bağlantı noktası haline geldi ve eskiyen seri bağlantı noktasının yerini aldı. Her yerde bulunan bu bağlantı çözümü, gelişmiş bant genişliği ve çok yönlülük gibi sayısız avantaj sunarak cihaz bağlantılarında devrim yarattı. Endüstriyel sistemler alanında, eski seri bağlantı noktalarından modern USB arayüzlerine geçiş, özellikle yüksek çözünürlüklü görüş kameraları ve parmak izi okuyucuları gibi IoT teknolojilerinin ortaya çıkmasıyla birlikte daha fazla veri çıkışına yönelik talebin artması nedeniyle çok önemli hale geldi. Eski seri bağlantı noktaları eski otomasyon cihazlarını veya sensörlerini bağlamak için yeterli olsa da, modern ortam, çağdaş çevre birimlerinin bant genişliği gereksinimlerini karşılamak için USB bağlantı noktalarının benimsenmesini gerektirmektedir. USB bağlantı noktaları yalnızca daha yüksek hızlı veri aktarımını kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda eski seri bağlantı noktalarında bulunmayan akıllı güç yönetimi özelliklerini de sunar. Bu özellik, sistemlerin, etkin olmayan cihazları uyku moduna geçirerek ve ihtiyaç duyulduğunda anında uyandırarak güç tasarrufu yapmasını sağlar ve böylece genel enerji tüketimini optimize eder. Aktarım hızlarında üstel artışlar sağlayan birbirini izleyen yinelemelerle USB teknolojisi gelişmeye devam ediyor ve 10 Gbit/s'ye kadar inanılmaz hızlara sahip en yeni USB 3.2 Gen 2 standardıyla doruğa ulaşıyor. Endüstriyel sistemler giderek birbirine bağlanan bir dünyada verimlilik ve uyarlanabilirlik için çabalarken, USB ön planda olmaya devam ederek yeniliği teşvik ediyor ve yeni nesil akıllı üretim ve otomasyon çözümlerine güç veriyor.

Video Portlar

Video görüntüleme bağlantı noktaları alanında, yıllar içinde her biri kendi evrimine ve farklı ihtiyaçlara ve teknolojik gelişmelere yanıt veren benzersiz özelliklere sahip çeşitli arayüzler ortaya çıktı.

1987'de IBM'den çıkan VGA (Video Grafik Dizisi), 32 yıl sonra bile ekran arayüzü ortamının temelini oluşturmaya devam ediyor. Analog sinyalleri kullanan VGA, video aktarımında öncü bir çözümdü. Bununla birlikte, birincil dezavantajları arasında sınırlı maksimum çözünürlük ve çalışırken takma özelliklerinin bulunmaması yer alıyor ve bu da modern ekran gereksinimleri için zorluklar yaratıyor.

1999'da tanıtılan DVI (Dijital Görsel Arayüz), yalnızca dijital sinyalleri kullanarak VGA'nın analog sınırlamalarını aşmayı amaçlıyordu. Tek ve çift bağlantı modları aracılığıyla çok yönlülük sunan DVI, 30Hz'de 3840 x 2400'e kadar çözünürlükleri barındırarak yüksek kaliteli görsel deneyimleri kolaylaştırır.

2002 yılında tanıtılan HDMI (Yüksek Tanımlı Multimedya Arayüzü), hem video hem de ses özelliklerini entegre ederek video aktarımında devrim yarattı. Tescilli yapısına ve ilgili lisanslama ücretlerine rağmen, HDMI'nin tüketici elektroniğinde yaygın olarak benimsenmesi, geleceğe hazır tasarımından, 8K'ya kadar çözünürlükleri desteklemesinden ve HDCP gibi içerik koruma önlemlerini içermesinden kaynaklanmaktadır.

2008 yılında piyasaya sürülen DP (DisplayPort), VESA tarafından desteklenen açık bir standart olarak kendisini HDMI'dan ayırmaktadır. Veri hızı ve çözünürlüğünde ölçeklenebilirlik sunan DP 2.0, 10K'ya kadar çözünürlükleri destekliyor ve artırılmış gerçeklik ve sanal gerçeklik gibi yeni gelişen teknolojilere hitap ediyor. Çok yönlülüğü ve lisans ücretinin olmaması nedeniyle DP, yüksek performanslı ekran uygulamaları için tercih edilen bir seçenek olmaya devam ediyor.

Yerel Alan Ağı (LAN) ve Ethernet Üzerinden Güç (PoE) Bağlantı Noktaları

 

Yüksek hızlı kablolu bağlantı için standart RJ45 LAN bağlantı noktası endüstriyel ve yerleşik bilgi işlem için ortaktır; ancak çoğu zaman fiziksel kabloları yönlendirmek için kurulum ve sağlam bir ağ düzeni gerekir. LAN bağlantı noktalarının hızları, maksimum 100 m kablo uzunluğuna sahip standart bakır kablolar kullanıldığında 10/100 Mbps'den 10 Gbps'ye kadar değişebilir.

10GbE

10GbE'den yararlanan ağlar, Ethernet çerçevelerini saniyede 10 gigabit hızında iletir; bu, daha yaygın GbE bağlantılarının on katı hız anlamına gelir. 10GbE, yüksek hızlı depolama ve I/O'dan yararlanan uygulamaları daha iyi desteklemek için IoT teknolojisindeki performans gelişmelerine ayak uydurur. Mevcut Cat 5e, Cat-6, Cat 6a veya özel Cat-7 kablolar, 10GbE iletimlerini (mesafeye ve ihtiyaç duyulan bant genişliğine bağlı olarak) destekleyerek yeniden kablolama ihtiyacını ortadan kaldırır. 10GbE'nin göreceli basitliği ve hızı, uç bilgisayarların hızlı bir şekilde edinilen ve işlenen veri yığınlarını anında kurumsal ağa aktarmasına olanak tanır ve operatörlere ve otomatik ağ sistemlerine, doğru kararlara varmaları için gerçek zamanlı öngörüler sağlar.

PoE

Standart LAN bağlantı noktaları yalnızca veri aktarımını sağlar. Ancak video güvenliği veya gözetim gibi belirli kullanım durumlarında birden fazla IoT cihazına veya kameraya güç sağlanması arzu edilir. Bu teknoloji “Power Over Ethernet” veya kısaca PoE olarak biliniyor.

Bu amaçla PoE teknolojisi entegratörlerinin belirli spesifikasyonlara uymasına yardımcı olmak için uluslararası bir standart oluşturuldu. Bu, LAN bağlantı noktasının aynı bakır kabloyu kullanarak hem veri hem de güç sağlamasına olanak tanır ve birden fazla kablonun bir araya getirilmesi ihtiyacını ortadan kaldırır. PoE'nin temel avantajı, uzak veya mobil uygulamalarda bulunmayan bir elektrik prizinin ortadan kaldırılmasıdır. Örneğin, toplu taşıma veya akıllı şehir uygulamalarında PoE özellikli güvenlik kameraları, kolay bakım ve kurulumdan yararlanır; Bunun nedeni, hem veriyi hem de gücü verimli bir şekilde sağlayabilen tek bir kablodur.

DIO (Dijital Giriş/Çıkış) ve GPIO (Genel Amaçlı Giriş/Çıkış) Bağlantı Noktaları

 

Dijital I/O, Seri veya USB bağlantı noktaları gibi geleneksel arabirimlere sahip olmayan elektrikli cihazları veya sensörleri bağlamak için hayati önem taşıyan arabirimler olarak hizmet eder. Bu bağlantı noktaları alarm sensörleri, hareket dedektörleri ve üretim hattı otomasyon kontrolörleri gibi çok çeşitli cihazları barındırır. Bu cihazlar ile sistemin DIO portları arasında bağlantılar kurularak eylemleri veya tetikleyicileri yazılım aracılığıyla yönetilebilir ve kontrol edilebilir. Örneğin, bir DIO giriş portuna bir alarm sensörü bağlanabilirken karşılık gelen çıkış portuna bir alarm uyarısı bağlanabilir. Programlama yoluyla yazılım, giriş portundaki durum değişikliklerini tespit edebilir (örn. alarm sensörünün etkinleştirilmesi) ve çıkış portunda eylemler başlatabilir (örn. alarm uyarısının tetiklenmesi). Sistemler genellikle 4, 8 veya daha fazla DIO bağlantı noktasına sahiptir ve çeşitli tetikleyici olaylara dayalı olarak fiziksel dünyayla etkileşime olanak sağlar. Bu çok yönlülük, girişlere yanıt olarak farklı çıkış bağlantı noktalarında birden fazla eylemin tetiklenmesi gibi karmaşık programlama senaryolarına olanak tanır. Örneğin bir alarm sisteminde alarmın tetiklenmesi aynı anda güvenlik önlemlerini etkinleştirebilir ve tüm kapıları kapatabilir. DIO bağlantı noktalarından yararlanan uygulamaların geliştirilmesini kolaylaştırmak için hem Windows hem de Linux işletim sistemleri için örnek kod paketleri sağlanarak geliştiricilerin bu bağlantı noktalarına sorunsuz bir şekilde erişmesine ve yazılım çözümlerinde bu bağlantı noktalarını kullanmasına olanak sağlanır.

 

ICC Dijital Endüstriyel Teknolojiler Ltd. Şti.

Osmangazi Mahallesi Atayolu Caddesi No:108 Gate Of Anatolia Ticari Blok Ofis 1 Sancaktepe / İstanbul / Türkiye
Telefon: +90 216 510 66 96
E-Posta: info@icc.com.tr
Web: https://www.icc.com.tr
Mersis No: 0211069647300014